Маторин С.И

Теория систем и системный анализ

Учебное пособие

Белгород 2012г.

УДК ……

ББК …..

Печатается по решению

редакционно-издательского совета

НИУ «БелГУ»

Рецензенты:

Профессор кафедры информатики и информационных технологий Белгородской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Я. Горина, доктор технических наук Ломазов В.А.

Профессор кафедры математического и программного обеспечения информационных систем НИУ БелГУ, доктор технических наук Корсунов Н.И.

Теория систем и системный анализ: Учебное пособие / С.И. Маторин., О.А. Зимовец – Белгород: Изд-во НИУ «БелГУ», 2012. -

Учебно-практическое пособие по курсу «Теория систем и системный анализ» для студентов очной и заочной форм обучения представляет собой подборку теоретическогог материала и практикум по соответствующему курсу. Учебно-практическое пособие составлено в соответствии с требованиями по обязательному минимуму содержания и уровню подготовки бакалавров с высшим образованием Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования по направлениям 230700 «Прикладная информатика», 010300 «Математика. Компьютерные науки», «Фундаментальная информатика и информационные технологии» и 010500 «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем».

УДК ……

ББК …..

© Маторин С.И., Зимовец О.А., 2012

© Белгородский государственный университет, 2012

Предисловие

Тотальная информатизация всех видов экономической деятельности приводит к необходимости тесного взаимодействия, с одной стороны, информационных процессов и технологий, с другой стороны, процессов, которые должны быть поддержаны средствами информатизации. Это, в свою очередь, приводит к возникновению «узкого места», для преодоления которого требуется взаимопонимание, с одной стороны, специалистов по компьютеризации и информационным технологиям, с другой стороны, специалистов, использующих эти средства для решения своих практических задач.

Для взаимопонимания и эффективного взаимодействия этих разных категорий специалистов необходимы:

- умение специалистов по информационным технологиям и программистов решать практические задачи путем создания программного обеспечения;

- умение заказчиков и потребителей программного обеспечения использовать его для повышения эффективности своей деятельности.

К сожалению, в настоящее время, только небольшая часть специалистов (с обеих сторон) может похвастаться наличием таких умений. Более того, многие отечественные специалисты, до сих пор, не осознают такой необходимости.

Данная проблема, на самом деле, уже имеет продолжительную и не только отечественную историю. Известно, например, что один из основоположников искусственного интеллекта американец Дж. Вейценбаум еще в 70-х годах прошлого столетия сетовал на то, что «к сожалению, многие университеты предлагают студентам учебные программы, которые позволяют учащимся выбирать путь, ориентированный только на освоение языков и процедур программирования без должного внимания к анализу и проектированию, и даже поощряют их в этом. Когда такие студенты завершают курс обучения, они оказываются в положении людей, научившихся прекрасно говорить на иностранном языке, но которые, попытавшись написать что-нибудь на этом языке, обнаруживают, что им самим сказать буквально нечего».

Не удивительно, поэтому, что 85% программных средств, разрабатываемых, например, для информационной поддержки бизнеса, по данным университета Карнеги Меллон оказываются неэффективными и просто выбрасываются в урну ввиду несоблюдения методологии и технологии разработки.

При этом профессионалы в области программирования (например, М. Фаулер, Г. Буч и т.д.) подчеркивают, что основной (чаще всего возникающий) риск при разработке программного обеспечения состоит не в создании плохой программы, а в создании программы, не соответствующей требованиям, т.е. бесполезной.

Современные специалисты по компьютерным технологиям (и, в частности, выпускники таких бакалавриатов как «прикладная информатика» и «математическое обеспечение и администрирование информационных систем» и т.д.) должны быть профессионалами в области информационно-аналитической деятельности. Это связано с тем, что на них обычно возлагаются:

- исследование, создание (структурирование, систематизация) и обеспечение использования информационных ресурсов (данных и знаний) в сфере деятельности организации;

- моделирование структуры, состава и функционирования организации;

- формулирование миссии организации, разработка стратегических планов;

- проектирование бизнес-процессов, разработка схем материальных и информационных потоков;

- выработка рекомендаций по обеспечению эффективности функциональных процессов, технологий работы функциональных структур и их взаимодействия, административных процессов, организационно-управленческой структуры;

- организация выполнения консалтинговых проектов и проектов по реинжинирингу.

Для подготовки выпускников указанных выше специальностей к решению данных задачи и читается, в частности, дисциплина «теория систем и системный анализ».

Содержание

Предисловие- 3

Содержание- 5

Тема 1. Системные исследования- 8

1.1. Структура самостоятельного научного направления- 8

1.2. Структура системных исследований- 10

1.3. Эволюция системного подхода- 13

Вопросы для повторения- 15

Резюме по теме- 15

Тема 2. Моделирование и анализ систем. Основные подходы-- 16

2.1. Традиционный системный подход- 16

2.1.1. Особенности и проблемы традиционного системного подхода и системного анализа- 16

2.1.2. Причины существования проблем традиционного системного подхода и системного анализа 22

2.2. Объектно-ориентированный подход- 29

2.2.1. Особенности объектно-ориентированного подхода- 29

2.2.2. Необходимость интеграции объектного и системного подходов- 34

2.3. Системология – системный подход ноосферного этапа развития науки- 36

2.3.1. Основные понятия- 36

2.3.2. Системология – язык теории организации, логистики и инжиниринга бизнеса- 40

2.3.3. Системологический и объектно-ориентированный подход- 43

Вопросы для повторения- 46

Резюме по теме- 46

Тема 3. Технологии системного моделирования- 47

3.1. Технология системно-структурного моделирования и анализа «3-View Modeling»- 47

3.1.1. Диаграммы потоков данных: нормативная система; построение модели; словарь данных; спецификация процесса- 47

3.1.2. Диаграммы «сущность-связь»: нотация Чена; нотация Баркера; построение модели- 64

3.1.3. Диаграммы переходов состояний- 76

3.2. Стандарты системного моделирования и анализа серии «Icam DEFinition»- 80

3.2.1. Стандарт функционального моделирования IDEF0- 80

3.2.2. Стандарт информационного моделирования IDEF1- 89

3.2.3. Стандарт моделирования баз данных IDEF1X- 91

3.2.4. Стандарт моделирования сценариев IDEF3. 95

3.2.5. Стандарт моделирования онтологий IDEF5- 99

3.3. CASE-инструментарий системного моделирования и анализа- 108

3.3.1. Назначение и возможности «AllFusion Process Modeler/BPwin»- 108

3.3.2. Особенности «BPwin»- 113

3.3.3. Недостатки инструментария системного моделирования- 115

Вопросы для повторения- 117

Резюме по теме- 117

Тема 4. Технология объектного моделирования и анализа- 118

4.1. UML – язык объектного моделирования- 118

4.1.1. Сущности: структурные; поведенческие; группирующие; аннотационные- 118

4.1.2. Отношения- 121

4.1.3. Диаграммы- 122

4.1.4. Процесс объектно-ориентированного моделирования/проектирования: начальная фаза; исследование; построение; внедрение; дополнительные средства- 126

4.2. Требования к объектному моделированию бизнес-систем- 143

4.2.1. Внешняя модель бизнес-системы- 145

4.2.2. Внутренняя модель бизнес-системы- 148

4.2.3. Пример UML-модели бизнес-системы- 150

4.2.4. Пример модели информационного обеспечения бизнеса- 151

4.3. CASE-инструментарий объектного моделирования и анализа- 160

4.3.1. Назначение и возможности «IBM Rational Software Architect»- 160

4.3.2. Интерфейс «IBM Rational Software Architect»- 162

4.3.3. Представление модели в «IBM Rational Software Architect»: представление вариантов использования; логическое представление; представление компонент; представление размещения 164

4.3.4. Недостатки инструментария объектного моделирования- 168

Вопросы для повторения- 170

Резюме по теме- 170

Тема 5. Технология системно-объектного моделирования и анализа- 171

5.1. Методология системно-объектного моделирования и анализа- 171

5.1.1. Системологический подход «Узел-Функция-Объект»- 171

5.1.2. Адаптивная нормативная система УФО-анализа- 175

5.1.3. Классификация бизнес-систем- 180

5.2. Процедура системно-объектного моделирования и анализа- 184

5.2.1 Алгоритм УФО-анализа. 184

5.2.2. Примеры УФО-моделей. 191

5.3. CASE-инструментарий системно-объектного моделирования и анализа- 200

5.3.1. Назначение и возможности «UFO-toolkit»- 200

5.3.2. Особенности функционирования «UFO-toolkit»- 205

5.3.3 Технология представление моделей в «UFO-toolkit»- 208

Вопросы для повторения- 214

Резюме по теме- 214

Тема 6. Графический язык моделирования бизнес-процессов bpmn. 215

6.1. Назначение и область применения. 215

6.2. Диаграммы бизнес-процессов (BPD). 215

6.2.1. Элементы потока. 216

6.2.2. Соединяющие элементы. 218

6.2.3. Зоны ответственности и артефакты. 219

6.2.4. Правила соединения Элементов потока. 221

6.3. Соотношение BPMN, XPDL, BPEL, BPML. 222

6.3.1. Стандарты SGML и XML- 223

6.3.2. XPDL- 225

6.3.3. BPEL- 229

6.3.4. BPML- 234

6.3.5. Соотношение языков. 237

6.4. CASE-инструментарий бизнес-моделирования в нотации BPMN. 241

6.4.1. Назначение и возможности. 241

6.4.2. Особенности функционирования и интерфейса. 244

6.4.3. Примеры моделей в нотации BPMN. 252

6.4.4. Недостатки моделирования в нотации BPMN. 254

Вопросы для повторения- 257

Резюме по теме- 257

Вместо заключения- 258

Глоссарий-- 267

Список литературы-- 283

Дата добавления: 2014-12-27